基于基因测序判断受试者抗新冠免疫力强弱的系统的制作方法

本技术涉及生信分析领域，具体地，涉及一种基于基因测序判断受试者抗新冠免疫力强弱的系统和计算机程序产品。

背景技术：

1、针对sars-cov-2病毒，各国开发了多种疫苗平台，按照作用机制可分为灭活疫苗、重组蛋白疫苗、载体疫苗以及核酸疫苗等。不同的疫苗所带来的抗新冠免疫力不同，且抗新冠免疫力会随时间下降。例如，bbibp-corv是一种由培养的病毒颗粒制成的灭活疫苗，实际应用时需要补充注射。

2、即使已经完成疫苗接种或被sars-cov-2感染过，部分人群仍然有sars-cov-2的感染风险，例如医护人员、患有基础病的人群、老年人等。因此，有必要检测受试者对sars-cov-2病毒的抗新冠免疫力，根据检测结果，可以针对抗新冠免疫力不足者建议补充注射疫苗、更换疫苗种类或采取其他防护措施。

3、现有技术中评估受试者对sars-cov-2病毒的抗新冠免疫力，主要依靠胶体金免疫层析或磁微粒化学发光法检测igg/igm。胶体金法操作便捷、检测速度快，但是通量低且试纸的准确性高度依赖于抗体的特异性、结果判断易受主观因素影响，仅适用于即时检测领域。磁微粒化学发光法是在化学发光检测的基础上，加用了磁性纳米粒子，使检测具有更高的灵敏度和更快的检测速度。但其选择性差，会对一个系列而非特定的化合物做出反应，准确性相对较差。并且环境对检测的影响比较大，容易导致误差。

4、t细胞受体(t cell receptor，tcr) 是一种t细胞表面膜免疫球蛋白，作为人类基因组中多态性最高的区域之一，决定着人的免疫系统如何适应环境的变化。tcr具有特异性识别和结合抗原的能力，其中受体链的互补决定区3（cdr3）是抗体特异性的主要决定因素，其由v和j或d和j之间连接区编码，抗体v区序列的变异性决定了抗体的多样性，而这种多样性主要来源于抗体基因的v（d）j重组。作为重要的免疫细胞，t细胞可能在接种疫苗或感染病毒后产生相应的变化，变化的程度可能作为判断抗新冠免疫力强弱的一种指标。目前一些研究表明，t细胞的免疫应答对机体保护具有非常重要的作用。康复的个体能检测到辅助t细胞和杀伤t细胞，一些轻症患者即使没有检测到病毒特异性抗体反应，也会触发强烈的记忆t细胞反应。病症较轻的患者一般具有广泛、协调良好的免疫反应。另外，疫苗接种后的记忆t细胞会持续性保护机体，所以，评估疫苗诱导的t细胞免疫反应至关重要。

5、tcr库测序以t细胞受体β链的rna作为模板，配合5'-race聚合酶链式反应技术，通过数据库比对，便可检测有功能的t细胞受体(tcr)的可变区域基因重组情况，每一种特异的t细胞受体(tcr)就代表了一种特异性t细胞。通过检测t细胞的多样性和克隆性，可能深度反映人体当下的抗新冠免疫力水平。这一技术广泛应用于肿瘤免疫、自身免疫性疾病、器官移植免疫监测等领域。

6、唯一分子标记（umi）是一种分子条形码，通过在每个原始dna片段上添加单独的唯一条形码，可以将原始样本中的变异等位基因（真实变异）与文库制备、靶向富集或测序过程中引入的错误区分开。由于起始材料中的每个核酸都有唯一的分子条形码，因此，生物信息学软件可以高度精确地过滤出重复的读长和pcr错误，报告唯一读长，从而在最终数据分析之前消除已识别的错误。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提出了一种基于基因测序判断受试者抗新冠免疫力强弱的系统，其特征在于，所述系统包括：

2、存储器，所述存储器存储可执行指令；以及

3、一个或多个处理器，所述一个或多个处理器与所述存储器通信以执行可执行指令从而完成以下操作：

4、操作（1），获取受试者体液中细胞包含umi的tcr组库测序数据，即原始数据；

5、操作（2），对操作（1）获得的所述原始数据进行过滤，保留有引物序列且质量值≥20的读长，得到清洁数据；对所述清洁数据中的umi进行聚类得到umi簇，丢弃存在umi自身错误的读长；进一步进行umi相互纠错校正，获得一致性读长，每条一致性读长称为一个克隆，得到校正数据；

6、操作（3），对操作（2）得到的所述校正数据进行分析，以获得以下至少一种判断指标：（1）克隆型数；（2）克隆数；（3）读长利用率；

7、操作（4），根据操作（3）得出的所述判断指标，判断受试者抗新冠免疫力的强弱。

8、上述四个操作也可以分别简称为获取测序数据、过滤和克隆构建、获取判断指标和判断抗新冠免疫力强弱。

9、作为优选，所述操作（1）中体液为血液，获取所述测序数据的方法为，从所述血液中分离外周血单核细胞，提取所述外周血单核细胞的总rna，制备tcr cdna文库，进行高通量测序，得到所述tcr组库测序数据；所述制备tcr cdna文库的方法为，用添加umi修饰的5′race 扩增免疫组库序列，回收目的片段，构建测序文库。

10、作为一种优选，所述操作（3）中克隆型数的获得方式为，对所述校正数据中的所有克隆进行比对，相同的克隆归类为一个克隆型，统计克隆型数；所述操作（4）中根据所述克隆型数的判断的方法为，设置克隆型数标准数值a1，如所述克隆型数≥a1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，a1由操作人员在3000-8000的范围内设置。

11、作为一种优选，所述操作（3）中克隆数的获得方式为，统计校正数据中全部克隆的数量；所述操作（4）中根据所述克隆数判断的方法为，设置克隆数标准数值b1，如所述克隆数≥b1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，b1由操作人员在5000-12000的范围内设置。

12、作为一种优选，所述操作（3）中读长利用率的获得方法为，读长利用率=校正数据中的读长数/原始数据中的读长数×100%；所述操作（4）中根据所述读长利用率判断的方法为，设置读长利用率标准数值c1，如所述读长利用率≥c1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，c1由操作人员在90%-95%范围内设置。

13、作为一种优选，如所述操作（3）中获得多种所述判断指标，则根据操作（3）获得的每种所述判断指标分别得出一个初步判断结果；汇总统计所有初步判断结果，如50%以上的初步判断结果为抗新冠免疫力强，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱。

14、本技术进一步提供一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现以下操作：

15、操作（1），获取受试者体液中细胞包含umi的tcr组库测序数据，即原始数据；

16、操作（2），对操作（1）获得的所述原始数据进行过滤，保留有引物序列且质量值≥20的读长，得到清洁数据；对所述清洁数据中的umi进行聚类得到umi簇，丢弃存在umi自身错误的读长；进一步进行umi相互纠错校正，获得一致性读长，每条一致性读长称为一个克隆，得到校正数据；

17、操作（3），对操作（2）得到的所述校正数据进行分析，以获得以下至少一种判断指标：（1）克隆型数；（2）克隆数；（3）读长利用率；

18、操作（4），根据操作（3）得出的所述判断指标，判断受试者抗新冠免疫力的强弱。

19、作为一种优选，所述操作（3）中克隆型数的获得方式为，对所述校正数据中的所有克隆进行比对，相同的克隆归类为一个克隆型，统计克隆型数；所述操作（4）中根据所述克隆型数的判断的方法为，设置克隆型数标准数值a1，如所述克隆型数≥a1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，a1由操作人员在3000-8000的范围内设置。

20、作为一种优选，所述操作（3）中克隆数的获得方式为，统计校正数据中全部克隆的数量；所述操作（4）中根据所述克隆数判断的方法为，设置克隆数标准数值b1，如所述克隆数≥b1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，b1由操作人员在5000-12000的范围内设置。

21、作为一种优选，所述操作（3）中读长利用率的获得方法为，读长利用率=校正数据中的读长数/原始数据中的读长数×100%；所述操作（4）中根据所述读长利用率判断的方法为，设置读长利用率标准数值c1，如所述读长利用率≥c1，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱，c1由操作人员在90%-95%范围内设置。

22、作为一种优选，如所述操作（3）中获得多种所述判断指标，则根据操作（3）获得的每种所述判断指标分别得出一个初步判断结果；汇总统计所有初步判断结果，如50%以上的初步判断结果为抗新冠免疫力强，则判断为抗新冠免疫力强，否则判断为抗新冠免疫力弱。

23、所述系统或计算机程序产品中，所述操作（1）可以是由所述系统或计算机程序产品控制，对受试者体液中细胞进行tcr组库测序获得测序数据，也可以是由存储介质读取或通过通讯装置获取测序数据。

24、本技术所述的标准数值a1、b1等，是由操作人员自行指定的，指定时参考的因素可以是受试者的暴露风险，对于医护人员等暴露风险较高的人员，应当指定较短的注射间隔以加强保护。容易理解的是，设置较高的标准数值，会使得被判断为抗新冠免疫力强的受试者比例降低。

25、本技术所述的抗新冠免疫力强，指该受试者相对于未接种疫苗的健康人群抗新冠免疫力强，并不意味着其完全不存在感染新型冠状病毒的风险。

26、与现有技术相比，本技术的优势在于：

27、通过基因测序获得的信息更丰富，相比单纯检测抗体浓度误差更小；基因测序的信息能够反映免疫系统对病毒的快速响应能力，在临床上更有意义，如某受试者长期未接种疫苗或感染病毒，其体内抗体浓度会快速衰减，显示基本无抗体，单纯检测抗体浓度反映不出基因层面的差别；在优选的实施方式中，基于基因测序信息的丰富性，可以使用多种判断标准综合判断抗新冠免疫力的强弱。